基于TGF-β1/ Smads 通路治療心肌纖維化的研究進(jìn)展

傅為武 歐陽(yáng)雅蓉 黃彩依 黃景偉 吳 聰 秦曉君 王慶高

1.廣西中醫(yī)藥大學(xué)研究生學(xué)院，廣西南寧 530001；2.廣西中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院心血管科，廣西南寧 530023

心肌纖維化（myocardial fibrosis，MF）是由中至重度的冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性狹窄引起心肌纖維持續(xù)性和/或反復(fù)加重的心肌缺血缺氧所產(chǎn)生的結(jié)果，導(dǎo)致逐漸發(fā)展為心力衰竭的慢性缺血性心臟病。臨床上可表現(xiàn)為心律失?；蛐牧λソ?。因此，抑制心肌纖維化的發(fā)展，對(duì)防治各種心血管疾病的進(jìn)展具有重要臨床意義。

1 轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子（transforming growth factor，TGF）-β/Smads 信號(hào)通路概述

TGF-β 是由一類結(jié)構(gòu)及功能相關(guān)的多肽生長(zhǎng)因子組成，雖有多個(gè)亞型，但TGF-β1 是最重要的亞型。TGF-β1 具有調(diào)節(jié)纖維結(jié)締組織增生、膠原合成和沉積作用。Smads 蛋白存在于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，其中Smad2/3是心肌纖維化最重要的影響因子[1]，Smad2 和Smad3是TGF-β1 下游的信號(hào)分子，TGF-β1 可通過(guò)其進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，并且Smad2和Smad3 在TGF-β1 的刺激下發(fā)生磷酸化，成為p-Smad2 和p-Smad3。磷酸化的信號(hào)分子具有生物學(xué)活性，能夠增加膠原蛋白合成和沉積、增強(qiáng)成纖維細(xì)胞活力，進(jìn)而導(dǎo)致組織纖維化或組織重塑的發(fā)生[2-3]。因此，TGF-β1/Smads 通路是體內(nèi)促進(jìn)組織纖維化的重要信號(hào)通路，在心肌、肝臟等多種組織中被證實(shí)能夠調(diào)控膠原代謝、成纖維細(xì)胞活力。

2 基于TGF-β1/Smads 信號(hào)通路治療相關(guān)心血管疾病的進(jìn)展

目前心血管疾病已經(jīng)成為世界性難題，多具有發(fā)病率高、難以治愈、病程長(zhǎng)的特點(diǎn)。心肌纖維化是眾多心血管疾病的病理改變，也是引起心臟功能和結(jié)構(gòu)改變的主要因素。其中高血壓、冠心病、心肌病、心力衰竭與心肌纖維化關(guān)系重大，從以上述四個(gè)方面探討目前國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究進(jìn)展，意義重大。

2.1 TGF-β1/Smads 信號(hào)通路治療高血壓病

在誘發(fā)心肌纖維化的眾多原因中，高血壓是最主要的因素之一，MF 是高血壓導(dǎo)致心室重構(gòu)的基本特征。既往多項(xiàng)研究均顯示，TGF-β1/Smads 信號(hào)通路參與其中，并有相關(guān)治療性實(shí)驗(yàn)證實(shí)。Zhou 等[4]將黃嘌呤毒素為原料的歐前胡素衍生物喂食高血壓大鼠，作為實(shí)驗(yàn)組，并與硝苯地平常規(guī)劑量組比較，每天1 次通過(guò)管飼法給予藥物或媒介物，持續(xù)5 周，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組血漿中TGF-β1 水平降低。而方漢軍等[5]通過(guò)構(gòu)建TGF-β1 為靶向基因的mRNA 和siRNA 表達(dá)質(zhì)粒，取第3 代脂肪干細(xì)胞進(jìn)行慢病毒轉(zhuǎn)染，進(jìn)行脂肪干細(xì)胞移植，研究鹽敏感性高血壓大鼠心肌纖維化。發(fā)現(xiàn)細(xì)胞移植2 周后，高血壓模型大鼠的TGF-β1 蛋白表達(dá)下降、電鏡下心肌細(xì)胞排列較有序且無(wú)纖維化瘢痕形成。證實(shí)TGF-β1 基因沉默脂肪干細(xì)胞移植能有效減輕鹽敏感性高血壓大鼠心肌纖維化。Meng 等[6]用積雪草酸治療自發(fā)性高血壓大鼠，發(fā)現(xiàn)高血壓大鼠收縮壓降低，心肌肥厚減輕，同時(shí)TGF-β1 的表達(dá)和Smad2/3磷酸化被抑制。針對(duì)TGF-β1/Smads 信號(hào)通路治療高血壓心肌纖維化，目前多集中在某一藥物成分對(duì)其影響，且研究標(biāo)本多不足、治療效果一般，還需要進(jìn)一步研究。

2.2 TGF-β1/Smads 信號(hào)通路治療心肌梗死

心肌梗死（myocardial infarction，MI）后，梗死區(qū)及邊緣區(qū)細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）過(guò)度沉積，心肌纖維膠原蛋白合成和降解失衡，導(dǎo)致心肌僵硬，形成心肌纖維化，這是一個(gè)逐漸發(fā)展的過(guò)程。Hou等[7]利用骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymal stem cells，MSC）聯(lián)合吡格列酮治療心肌梗死模型大鼠，發(fā)現(xiàn)心肌梗死大鼠的TGF-β1/Smads 信號(hào)通路被抑制，心功能及心肌纖維化有所改善。Yuan 等[8]通過(guò)心肌梗死大鼠生物信息學(xué)、蛋白質(zhì)印跡分析和熒光素酶報(bào)告基因檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)miR-21 通過(guò)調(diào)節(jié)TGF-β1 信號(hào)通路可以減弱心肌梗死后心肌纖維化進(jìn)程。他汀類藥物因?yàn)榻抵€(wěn)斑功效，早已廣泛應(yīng)用于心血管疾病，同時(shí)其對(duì)于改善心肌纖維化的研究，近年來(lái)也有所發(fā)現(xiàn)。Xiao 等[9]發(fā)現(xiàn)辛伐他汀和阿托伐他汀通過(guò)下調(diào)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子激活激酶1（TGF-activated kinase 1，TAK1），減少TGF-β1 及下游Smad3 的表達(dá)，并且上調(diào)Smad7 水平，可以抑制心肌細(xì)胞肥大和間質(zhì)纖維化。非編碼小分子RNA（miRNA）在調(diào)節(jié)心肌纖維化中起重要作用，正越來(lái)越被認(rèn)為不僅可以作為診斷標(biāo)志物，也可作為心肌纖維化治療新靶點(diǎn)。如miR-133a[10]、MiR-1908[11]、miR-24[12]等都可以調(diào)控TGF-β1/Smads 信號(hào)通路，改善MI 后心肌纖維化。目前對(duì)于TGF-β1/Smads 信號(hào)通路對(duì)MI 后心肌纖維化研究廣泛，但目前仍未取得突破性進(jìn)展，需要更進(jìn)一步的研究。

2.3 TGF-β1/Smads 信號(hào)通路治療心肌病

心肌病是一組異質(zhì)性心肌疾病，原因各異，常表現(xiàn)為心室肥厚或擴(kuò)張。其中擴(kuò)張型、肥厚型最為多見(jiàn)，也有繼發(fā)性，如糖尿病心肌病。擴(kuò)張型心肌?。╠ilated cardiomyopathy，DCM）是一種以病理重塑為特征的心臟疾病，包括斑塊狀間質(zhì)纖維化和心肌細(xì)胞變性。Zhang 等[13]用人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞（human umbilical mesenchymal stem cells，HuMSC）治療擴(kuò)張型心肌病模型大鼠，發(fā)現(xiàn)HuMSC 治療可降低心肌纖維化和結(jié)締組織生長(zhǎng)，可能是通過(guò)抑制TGF-β1 途徑。Sun 等[14]發(fā)現(xiàn)能通過(guò)MiR-34a 抑制TGF-β1/smads 信號(hào)通路，改善肥厚型心肌病模型大鼠心肌纖維化。金智生等[15]予紅芪多糖治療糖尿病心肌病大鼠，通過(guò)檢測(cè)小鼠左心室心肌纖維病理形態(tài)學(xué)變化，觀察小鼠左心室心肌膠原纖維化程度，檢測(cè)心肌組織TGF-β1 及Smad2、Smad3 蛋白和miRNA 的表達(dá)，可改善模型小鼠心肌纖維化的程度，延緩糖尿病心肌病病情進(jìn)展，其作用機(jī)制可能與其抑制TGF-β1/Smads 信號(hào)通路有關(guān)。目前TGF-β1/Smads 信號(hào)通路治療心肌病的研究尚不足，也未研究出確切有效的治療藥物，需要進(jìn)一步研究。

2.4 TGF-β1/Smads 信號(hào)通路治療心力衰竭

心力衰竭的病理改變之一就是心室重塑，表現(xiàn)為心肌細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)、膠原纖維網(wǎng)等均發(fā)生改變，心肌纖維化加重。因此，利用TGF-β1/Smads 信號(hào)通路減輕心肌纖維化、改善心功能，從而達(dá)到治療心力衰竭的目的，成為了研究的目標(biāo)。Lu 等[16]通過(guò)腹主動(dòng)脈縮窄建立慢性心力衰竭（chronic heart failure，CHF）大鼠模型，證實(shí)賴氨酰氧化酶（lysyl oxidase，LOX）的抑制減弱了CHF 大鼠的RAAS 激活，也減緩心室重構(gòu)、心肌纖維化和膠原沉積。富馬酸（fumaric acid，F(xiàn)A）是衍生自一類煙酸衍生物的新型化合物，具有抗癌活性。為明確其在調(diào)節(jié)心臟損傷中的作用，Li 等[17]利用異丙腎上腺素（isoprenaline，ISP）誘導(dǎo)心臟纖維化和肥大，造出心力衰竭大鼠模型，通過(guò)管飼法將FA 溶解于鹽水中給予實(shí)驗(yàn)組，通過(guò)測(cè)量心臟體重、免疫組織化學(xué)測(cè)定、實(shí)時(shí)定量PCR（qRT-PCR）分析及超聲心動(dòng)圖，得出FA 治療可以抑制TGF-β1/Smads，從而減弱ISP 誘導(dǎo)的細(xì)胞和小鼠心臟纖維化的發(fā)展。Chen 等[18]喂食表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯（epigallocatechin gallate，EGCG）給心力衰竭小鼠模型中，通過(guò)蛋白質(zhì)印跡等方法檢測(cè)了小鼠心臟組織中TGFβ1、Smad3、磷酸化Smad3，發(fā)現(xiàn)EGCG 可以抑制TGF-β1/smad3 信號(hào)通路，減少心室膠原重塑、心肌纖維化，而抑制小鼠心力衰竭的進(jìn)程和發(fā)展。Zhang等[19]通過(guò)心臟收縮性調(diào)節(jié)，治療CHF 兔模型，通過(guò)蛋白質(zhì)印跡分析測(cè)量TGF-β1 和Smad3 的蛋白水平，發(fā)現(xiàn)TGF-β1 和Smad3 蛋白水平被下調(diào)。此外，組織學(xué)檢查結(jié)果顯示，CHF 兔的心肌纖維化和膠原蛋白沉積減輕。心力衰竭作為各種心血管疾病的終末期表現(xiàn)，心肌纖維化也作為其病理特征，從TGF-β1/Smads 信號(hào)通路尋求延緩心肌纖維化進(jìn)展，有很大的研究意義。

3 中醫(yī)藥關(guān)于TGF-β1/Smads 信號(hào)通路治療心肌纖維化進(jìn)展

目前減輕甚至逆轉(zhuǎn)心肌纖維化，改善心功能，成為心血管領(lǐng)域急需突破的難題，西醫(yī)目前的治療方式有限，效果不佳，并且有不同程度的副作用。中醫(yī)藥治療心肌纖維化在臨床上效果顯著，并且副作用很少。近年來(lái)中醫(yī)藥在此方面的研究，包括研究中藥成分、中藥湯劑和中成藥等多種方式，也證實(shí)了這一點(diǎn)。

單味或數(shù)味中藥提取物成分研究，方便進(jìn)行實(shí)驗(yàn)證實(shí)，一直作為挖掘中藥材寶庫(kù)的重要的研究方式。劉暢等[20]發(fā)現(xiàn)五味子酚可以抑制心肌成纖維細(xì)胞增殖及下調(diào)TGF-β 表達(dá)，抑制纖維化。喬璐等[21]發(fā)現(xiàn)氧化苦參堿能夠明顯抑制TGF-β1，降低膠原蛋白的合成水平。李慶敏等[22]發(fā)現(xiàn)鐵皮石斛可有效阻止缺血再灌注后心衰心氣虛癥候大鼠心肌纖維化改變，其機(jī)制可能為下調(diào)Gal-3、TGF-β、Smad3 蛋白表達(dá)。張立雙等[23]發(fā)現(xiàn)丹參酮ⅡA 可降低纖維化心肌組織中TGF-β1水平、左心室質(zhì)量指數(shù)及膠原容積分?jǐn)?shù)。胡艷紅等[24]發(fā)現(xiàn)人參-三七-川芎提取物對(duì)糖尿病小鼠心肌纖維化的保護(hù)作用。

中藥湯劑作為傳統(tǒng)中醫(yī)在臨床上最為重視的方式，臨床效果顯著。陳紀(jì)燁等[25]桂枝湯不同桂芍比例配伍可以改善鹽敏感高血壓大鼠的心肌纖維化程度，其機(jī)制可能與調(diào)節(jié)TGF-β1／Smads 信號(hào)通路及減輕炎癥反應(yīng)有關(guān)，且桂枝湯桂芍1:1 組減輕炎癥反應(yīng)，改善心肌纖維化效果最好。孟慧等[26]發(fā)現(xiàn)保元湯能調(diào)控TGF-β1 途徑抑制心肌纖維化進(jìn)而防治CHF。王健等[27]發(fā)現(xiàn)加味真武湯治療陽(yáng)氣虧虛型CHF 患者，能改善心功能，減輕心衰程度，增加活動(dòng)能力，提高了臨床效果；并能減輕心肌纖維化，防止和延緩心肌重構(gòu)。

中成藥具有使用方便的特點(diǎn)，已經(jīng)過(guò)一定臨床和實(shí)驗(yàn)研究，如百令膠囊、芪藶強(qiáng)心膠囊、芪參益氣滴丸、丹紅注射液等，均被證實(shí)能一定程度上抑制TGFβ1/Smad 信號(hào)通路，減輕心肌纖維化。

4 小結(jié)與展望

綜上，TGF-β1/Smads 通路研究取得了較多的成果，從多疾病、多藥物方面進(jìn)行了相關(guān)研究。中醫(yī)藥在治療心肌纖維化上有了大量的研究證實(shí)，不管是中藥成分還是中藥湯劑及中成藥，都有明確效果。對(duì)于臨床指導(dǎo)用藥辨證論治和挖掘中醫(yī)藥寶庫(kù)具有實(shí)際意義，TGF-β1/Smads 通路可能為心肌纖維化的治療提供新的方向。但不論是TGF-β1/Smads 通路研究，還是心肌纖維化的治療，目前仍存在著許多亟待解決的問(wèn)題，需要我們更進(jìn)一步的研究及發(fā)現(xiàn)。